Покупка силовой батареи для электротранспорта та еще лотерея. Не важно, покупаете вы ее в России или в Китае на известной площадке. Дурят везде. А делают все равное 95% их в Китае. Так что разумнее покупать на Али, что почти все и делают. Конечно, самый радикальный подход собрать батарею самому, но мало кто готов на это пойти, хотя сложного ничего в этом нет. Правда обойдется вам это дороже покупки готовой батареи, если вы конечно купите честный товар. А как это сделать, обсудим в этой статье.
Из чего делают батареи для средств индивидуальной мобильности
Аккумуляторная батарея состоит из элементарных аккумуляторов, которые соединённые параллельно образуют банку аккумулятора. Соединённые последовательно банки формируют напряжение аккумулятора.
Формула аккумулятора будет – MsNp. М банок последовательно (serially) и N элементов параллельно (parallel). Емкость батареи будет равна N*C, где С – емкость одного элемента (Вт*ч или А*ч, как вам удобнее). Напряжение батареи будет равно М*V, где V – характерное напряжение элементов, из которых батарея собрана (они конечно должны быть одинаковые).
Типов аккумуляторов существует огромное количество, все они обладают своими преимуществами и недостатками, которые определяют их сферу применения. В электротранспорте применяют литиевые аккумуляторы различных типов. А в средствах индивидуальной мобильности используют LiIon элементы. Они отличаются высокой плотностью заряда и доступной ценой. Приведем их характерные особенности:
· Характерное напряжение 3,7 В
· рабочий диапазон напряжений от 3 до 4,2 В
· рабочий диапазон температур от 0 градусов Цельсия и выше
· постоянный ток разряда долговременный не более емкости аккумулятора в А*ч
· пиковый кратковременный ток разряда несколько (2-4) емкостей аккумулятора в А*ч
· ресурс не менее 500 циклов заряда разряда или 10 лет
Вышеприведенные характеристики относятся к самым обычным LiIon элементам не высокого качества, есть элементы специальные – высоко токовые, рассчитанные на низкие температуры, высокого качества с большим количеством циклов заряда разряда. Но они существенно дороже. Если не известно, из каких элементов батарея собрана, лучше рассчитывать на это. Будет лучше, ну и хорошо. Элементы LiIon могут быть плоские (как в смартфоне используют), цилиндрические и прямоугольные сборки. Наверное, еще какие-то специфические формы есть, но эти наиболее распространенные.
Батареи для средств индивидуальной мобильности и даже некоторых автомобилей делают из цилиндрических элементов 18650 или 21700. Расшифровывается обозначение следующим образом – первые две цифры диаметр элемента в мм, 3 и 4 цифра длинна в мм. 18650 – диаметр 18 мм длинна 65 мм.
Элементы 18650 имеют номинальную емкость от 2 до 3,5 А*ч, вес – от 34 до 48 гр. Что характерно – чем меньше емкость, тем меньше вес. По поводу номинальной емкости стоит сказать несколько слов. Очень важно, при каких условиях она была измерена. Какой ток разряда был, до какого напряжения разряжали. Чем меньше ток разряда, тем больше емкость получится. Чем меньше напряжение разряда, тем больше емкость получится. Плюс есть технологический разброс.
Пример. 50 элементов 18650 с номинальной емкостью 3 А*ч. После измерений емкости результаты легли в коридоре от 2,8 до 3,2 А*ч. Один элемент показал 3,5 А*ч – при сборке батареи это брак. Если такой элемент использовать отдельно, то хороший аккумулятор.
В общем хороший элемент должен показать номинал ±10% если разряжать его током половина емкости до 3 В. Если меньше, то вам подсунули барахло.
Элементы 21700 имеют номинальную емкость от 4 до 5 А*ч при среднем весе 56 гр. С элементами разобрались, переходим к батареи.
Особенности сборки аккумуляторной батареи для электротранспорта
С элементами разобрались, переходим к сборке батареи. Для начала нужно определиться с характерным напряжением, стандартные напряжения в средствах индивидуальной мобильности – 36 В (10s), 48 В (13s), 52В (14s), 60 В (16s), 72 В (20s). Ни одно из напряжений на 3,7 не делится и выбраны они как ближайшие красивые цифры. Для аккумулятора 10s просто выбрали базовое напряжения элемента 3,6 В (и для 72В). Но мало собрать банки и объединить их последовательно в нужном количестве. Из-за технологического разброса каждая банка будет иметь уникальную емкость. Это плохо вот почему.
Представьте себе следующую ситуацию. Для примера возьмём аккумулятор 2s1p и пусть емкость C21 чуть больше, чем С11.
Пусть напряжение отсечки 6 В из предположения, что каждый элемент будет после разряда иметь напряжение 3 В. Но нашем случае это не так. Пусть после разряда напряжение C21 будет равно 3,05 В и напряжение С11 2,95 В. В сумме 6 В и в целом ничего страшного пока нет. Но при зарядке C21 быстрее наберет 4,2 В, чем С11. И дальше он перезарядится. Пусть до 4,25. Тогда С11 после зарядке получит 4,15 В. После следующего цикла разряда мы уже получим около 2,9 В на С11 и 3,1 В на С21. На цикле заряда 4,1 В на С11 и 4,3 В на С21. И дальше процесс будет прогрессировать до того, когда либо С21 загорится из-за перезаряда, либо С11 упадет в глубокий разряд. Это называется разбалансировка банок и допускать ее ни в коем случае нельзя. Для этого нужно либо подбирать одинаковую емкость банок, что очень трудоемко и никто это делать не будет. Либо в момент простоя выровнить напряжение на банках замкнув их друг на друга через балансировочную емкость. Тогда лишний заряд из более емкой банки перетечет в менее емкую. Этим занимается модуль BMS - Battery Management System. BMS балансирует банки, не дает перезарядиться и пере разрядится аккумулятору, следит за его температурой. Сейчас аккумуляторов для электротранспорта без BMS почти уже и нет в продаже. Но все равно проверять наличие BMS в аккумуляторе стоит.
Собрали аккумулятор MsNp. Его емкость будет равна N*C, где С – емкость одного элемента. Например 16s10p из элементов 18650 емкостью 3,5 А*ч будет иметь номинальную емкость 35 А*ч и вес около 16*10*48+BMS≈8 кГ.
Как выявить честный аккумулятор на АЛИ?
Гарантий абсолютный дать невозможно, даже положительные отзывы ничего не гарантируют, ведь они в прошлом и технологический процесс мог поменяться. Но выявить откровенное барахло все же можно.
Готовый аккумулятор характеризуется номинальной емкостью, формулой MsNp, габаритными размерами и весом. И все эти параметры должны друг другу соответствовать. Ну никак нельзя получить 40 А*ч из трех параллельных 18650!!!!
Ну или собрать аккумулятор 16s10p в габаритах 100*100*50 тоже никак не получится, минимум 130*130*68. Также весить меньше 5 кГ аккумулятор 16s10p никак не может. Потому что 160*34= 5 440 гр. Если нет исчерпывающих данных по аккумулятору в карточки товара, надо китайцу задать вопросы, и если будет получен вот такой ответ:
Перевод – Хороший денек, друг. Все отлично, качество наших батарей очень хорошее. Спокойно выбирай. У нас много батарей в ассортименте. Можешь посмотреть и тому подобный бред.
обходите стороной такого продавца. Какой он, честный аккумулятор? Первое – вес. Берете вес одного элемента и умножаете на формулу аккумулятора. Получаете ожидаемый вес. Для 18650 16s10p вес будет в пределах от 160*34= 5 440 гр (элементы 2 А*ч) до 160*48= 7 680гр (элементы 3,5 А*ч) плюс BMS, провода, термоусадочная пленка…. Чем больше вес, тем больше емкость! Плотность ёмкости выходит от 20/5,44=3,67 А*ч/кг до 35/7,68=4,56 А*ч/кг. Да, вилка приличная, но хоть какие-то стартовые оценки есть.
Второе – размеры. Толщина определяется типом элемента питания. 18650 от 68 до 70 мм, 21700 от 73 мм. Площадь же зависит от количества элементов. Ее легко самостоятельно прикинуть. Если аккумулятор маленький, то в нем просто мало элементов и значит не большая емкость.
Третье – цена. 1 А*ч стоит конкретных денег. Берем стоимость элементов питания желательно в партии несколько десятков штук и считаем, во сколько они обойдутся в розницу. Оптом они, конечно, дешевле, но и работа+расходные материалы+BMS тоже денег стоят. То на то и выйдет. Итак 120 р. за 18650 2 А*ч и 190 р. за 18650 3,5 А*ч (ЦЕНЫ МОГУТ МЕНЯТЬСЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КУРСА $!). Тогда 1 А*ч аккумулятор 16s будет стоить от 120*16/2=960 до 190*16/3,5=870 р./А*ч.
Да, критерий так себе. Есть всякие распродажи, но все же. Когда натыкаемся на вот такой вариант:
то получаем следующие оценки. Размеры соответствуют формуле. Потенциально 30 А*ч он может содержать. Но вот цена и вес…. Они скорее на 20-25 А*ч тянут…. То есть он точно не меньше номинальных 20 А*ч. А если повезет, то может и 30 А*ч выйти, хотя и мало вероятно. Скорее средний вариант. Если все устраивает и рассчитывать на 20 А*ч, то брать можно. Будет больше емкость – вряд ли расстроитесь!
Всем спасибо за внимание, не жалейте своих лайков!
